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Meeresströmungen | Drucken |

 

Die Meeresströmungen im allgemeinen stehen im direkten Zusammenhang mit der Erdrotation und den unterschiedlichen, globalen Temperaturunterschieden des Meerwassers.

Zu den thermischen Einflüssen folgen Erläuterungen im 2. Teil, wenn es um das Thema ozeanische Strömungen geht. Die erste Komponente, die Einfluss auf die Ströme hat, ist die Erdrotation, welche im folgenden kurz erläutert.

Der Franzose Jean Bernard Léon Foucault (der Begriff Foucaultsches Pendel wird Euch geläufig sein) stellte im Jahre 1851 bei einem Pendelversuch fest, daß ein in Schwingung versetztes Pendel im Verlaufe der Zeit seine Richtung änderte. Da aber keine äußere Kraft die Ursache der Richtungsänderung war, setzte er diese Versuche fort und kam zu dem Ergebnis, daß alleine die Erdrotation als Grund der Richtungsänderung in Frage kam. Dies konnte er dann anhand diverser Versuche manifestieren.

Stellt man sich nun die sogenannte Schwingungsebene des Foucaultsches Pendels vor, so hat die Erdrotationskraft auf dieses Pendel folgende Wirkungen:

  1. Ein direkt auf dem geografischen Nord- oder Südpol gestelltes Pendel, welches sich dann direkt auf der Rotationsachse unseres Planeten befindet, lässt die Schwingungsebene komplett um 360° drehen. Das Pendel dreht sich sozusagen mit der Achse!
     
  2. Zum Äquator hin ändert sich die Bewegung dieser Schwingungsachse zeitlich und auch räumlich > sie nimmt bis zum Äquator hin ab!
     
  3. Ein direkt auf dem Äquator stehendes Pendel würde seine Schwingungsebene nicht mehr ändern!

Etwas trocken bis hierhin - mhm? ;) Aber wir sind gleich fertig und kommen dann zu den ozeanischen Meeresströmen. Um die Bewegung dieser aber zu verstehen, ist etwas Physik vonnöten und wenn wir nun schon bei dieser sind, ist nicht nur die Rotationskraft der Erde für die Strömungen verantwortlich sondern auch noch - jetzt wird´s ganz verrückt (hehe) - die Coriolskraft bzw. der sogenannte Coriolseffekt, da´s im Grunde genommen keine wirkende Kraft ist! Um Euch aber nicht allzulange mit dieser trockene Materie zu maltretieren (auch wir mussten uns erst belesen ;)) zur(m) Coriolskraft(effekt) was kurzes: sie ist eine Schein"kraft" (ein Effekt), welche(r) nur in rotierenden Systemen (Erde) wirkt und zur Folge hat, das die Schwingungsebene unsere Pendels auf der nördlichen Halbkugel nach rechts abweicht und auf der südlichen nach links!

Puuuuuh. Um Euch das Verständnis für die Beeinflussung der Meeresströme durch die Erdrotation zu vermitteln, war halt dieser physikalische Ausritt vonnöten.

Zusammenfassend - was das Thema wirkende Rotationskraft (Schwer- und Fliehkraft) und Coriolseffekt anbelangt - kommen wir zu folgendem Schluß: Die Erdrotation beeinflusst die Meeresströme und lässt diese auf der nördlichen Halbkugel nach rechts fließen und auf der südlichen nach links.

Ozeanische Strömungen

Ursache für die ozeanischen Strömungen ist die Sonneneinstrahlung. Diese hat zwei Auswirkungen:

  • Durch unterschiedliche Wärmeverteilungen entstehen Winde, die das Oberflächenwasser in Bewegung setzen und für windbedingte Strömungen sorgen.
  • Verdunstungs- und Gefriervorgänge sorgen für Dichteschwankungen. Das Wasser will sich im Schwerefeld der Erde der Dichte wieder anpassen und es entstehen dadurch Ausgleichsbewegungen in Form von Strömungen.

Die Strömungen gliedern sich dabei in Oberflächenströme und Tiefenströme.

Oberflächenströmungen

Durch unterschiedliche Oberlächenerwärmungen (sonnenbedingt) entstehen Hoch- und Tiefdruckgebiete (siehe Rubrik Wetterkunde). Diese Hoch und Tiefs versuchen die Druckunterschiede auszugleichen, nämlich durch Wind, der durch diese Druckunterschiede entsteht. Der Wind ist also die Ursache für die entstehenden Oberflächenströmungen. Am Äquator ist der von Ost nach West verlaufende Passatwind der Auslöser. Ab ca. 40 Grad geographischer Breite treiben dann die dort wehenden Westwinde das Wasser an. Diese Winde erzeugen eine  Driftströmung an der Oberfläche der Meere.

Da die Ströme, windbedingt, aber nicht einfach nur von West nach Ost, bzw. von Ost nach West, oder halt von Nord nach Süd... driften, liegt an der bereits obenen angesprochenen, wirkenden Kraft der Erdrotation.

Die Ströme werden durch diese verwirbelt und in ihrer Bahn beeinflusst. Durch den Corioliseffekt wird das Oberflächenwasser abgelenkt. Stellt man sich das Wasser nun in einem Schichtsystem vor, so wird jede Schicht von der darüber liegenden Wasserschicht mitgesogen. In den tieferen Meeresschichten nimmt der Einfluss des Windes logischerweise ab. Insgesamt wächst also der Einfluss des Corioliseffektes. Aus diesem Grund werden die tiefergelegenen Schichten immer stärker abgelenkt und bewegen sich gleichzeitig immer langsamer. Dies hat zur Folge, dass die abgelenkte Strömung senkrecht zu der Windrichtung verläuft. Man nennt diesen Effekt die Ekmanspirale.

Die Ekmanspirale besagt nichts anderes, daß mit zunehmender Tiefe die Ströme von der Oberfläche zum Meeresboden hin auf der Nordhalbkugel sugsessive nach rechts abdrehen und auf der Südhalbkugel nach links. Es besteht also ein direkter Zusammenhang der windbedingten Oberflächenströme mit den Tiefenströmen, da die Oberflächenströme die Tiefenströme verursachen.

Auch wenn´s trocken ist Jungs, aber bleibt bitte am Ball oder lasst eure Flatrate laufen und geht kurz´n büschn Angeln ;).

Diese Ekmanspirale, die die Strömungen zum Meeresboden hin drehen lässt, hat an Westküsten von Kontinenten zur Folge, daß das Oberflächenwasser vom Festland weggetrieben wird. Dadurch entsteht ein Sogeffekt, der nährstoffreiches Wasser aus den Tiefen der Meere an diesen Westküsten nach oben treiben lässt. Dieses Tiefenwasser ist weitaus kälter als das an der Oberfläche befindliche und bringt reichlichst Nahrung (Plankton) mit. Wisst ihr was das schöne daran ist? > Der gesamte Küstenbereich Norwegens liegt im Westen - hehe ;)

Wenn die Ströme nun aber das Wasser Richtung Polkappen transportieren, müsste sich dort ja das Wasser stauen, wenn da nicht die Tiefenströmungen wären, welche das Wasser in entgegengesetzter Richtung wieder Richtung Äquator „schieben".

Mit zunehmender Entfernung vom Äquator verstärkt sich die Wirkung des Corioliseffektes. Auf diese Weise entstehen an der Meeresoberfläche große Zirkulationssysteme, die auf der Nordhalbkugel und auf der Südhalbkugel entgegengesetzt rotieren.

Tiefenströmung

Neben den windbedingten Oberflächenströmungen, gibt es auch noch vertikale Tiefeströme, die das Wasser einfach in einer Säule zum Meeresboden hin fallen- bzw. steigen lassen. Dies liegt an der Dichteänderung von Salzwasser. Je kälter Salzwasser ist, desto höher wird dessen Dichte - sprich, es wird schwerer und fällt gen Meeresboden. Warmes Meereswasser hat eine geringere Dichte als kaltes Meereswasser und steigt demzufolge gen Oberfläche. So entstehen permanent „zirkulierende", vertikale Strömungen.

Nun wären wir wieder bei der globalen Wasserzirkulation, welche auch massgeblich, wie bereits oben erläutert, durch thermische Einflüsse (Sonne) bestimmt wird: durch Erwärmungen (Tropen) dehnt sich Wasser aus und die Dichte nimmt ab. Dies wird durch starke Verdunstungen ausgeglichen, die wiederum die Salzkonzentration und damit die Dichte erhöht. Das Gleichgewicht zwischen diesen beiden Kräften bestimmt, ob das Wasser absinkt oder an der Oberfläche bleibt. In hohen Breiten wie zum Beispiel im Nordatlantik kühlt das Oberflächenwasser ab, wird schwerer als die darunter liegenden Wasserschichten, und sinkt nach unten. Durch die Tiefsee fließt es zum Äquator und ersetzt das Wasser dort, welches durch windgetriebene Strömungen nach Norden transportiert wird.

Durch unterschiedlich starke Verdunstungen in den Meeren, Stauungen des Wassers vor den Kontinenten und ähnliche Faktoren kommt es außerdem zu Ausgleichsströmungen zwischen den Ozeanen.

Auch die Verteilung von Landmassen beeinflusst die Richtungen von Meeresströmungen. Inseln und Festlandküsten lenken die Strömungen ab oder teilen sie in große Arme. Ein Beispiel dafür ist der Golfstrom, welcher unten noch eingehender beschrieben wird.

Bei Tiefenströmungen spielt die Dichte vom Wasser eine entscheidende Rolle. Wie bereits bekannt, schichten sich Wassermassen unterschiedlicher Dichte. Dies hängt sowohl von der Temperatur als auch von der Salzhaltigkeit des Meereswassers ab. Pendelt sich nun eine Wasserschicht aufgrund ihrer Dichte in eine bestimmte Lage ein, verdrängt sie dabei anderes Wasser.

Diese Wassermasse kann man auch aufgrund ihrer Salzhaltigkeit oder Temperatur auch als Wassertyp bezeichnen. Sie werden allerdings jährlich neu gebildet und durch Mischvorgänge verändern sich die Typen auch.

Dabei kommt es immer wieder zu Umschichtungen der Wassertypen, wobei Strömungen entstehen, die sogenannten thermohalinen Strömungen.

Verlauf der Meereströme

Den Verlauf der Meeresströme nennt man in der Meereskunde das marine Förderband. Man kann sich dieses sinngemäß als gedrehtes Band aus diversen Meeresströmen vorstellen, welches um den gesamten Erdball zirkuliert (Oberlächenströme, welche die Tiefenströme zur Folge haben und direkt miteinander verbunden sind > halt nen maritimes „Band"). Dabei verlaufen die Tiefenströme immer in entgegengesetzter Richtung zu den Oberflächenströmen. Aus diesem Grund staut sich ja auch kein Wasser an den Polen - näääch ;)

In unserem „Reich", dem kalten Nordatlantik, sinken runde 18 Millionen Kubikmeter Wasser je Sekunde auf einige tausende Meter ab - Hossa - und fließt als Tiefenströmung gen Süden aus dem Nordatlantik heraus. Dieses fallende Wasser, was im Tiefen gen Süden driftet, wird durch die sich gen Pol bewegenden Wassermassen des gigantischen Oberflächenstromes > dem Golfstrom, mit seinem Ausläufer, dem Nordatlantikstrom, ersetzt.

Ein geringer Teil dieses gen Süden laufenden Tiefenstromes aus dem Nordatlantik steigt auf dem Weg gen Süden wieder hoch und wird durch den Golfstrom wieder gen Norden gezogen. Der weitaus größte Teil jedoch fließt in Richtung des Indischen- und Pazifischen Ozeans, in welchen das kalte Wasser aus dem Norden, welches in diesen Ozeanen in den Tiefen wieder erwärmt wird, letztendlich wieder nach oben steigt.

Dort allerdings nur bis zu einer Tiefe von runden 100m, um dann wieder südwärts zu ziehen, um von den antarktischen Polarstrom aufgenommen zu werden und dann schlußendlich an den Südspitzen von Amerika und Afrika herum wieder in den Atlantik zurückfließt.

Es fließt und fließt und fließt in unseren Weltmeeren Jungs ;)

Weiter geht´s > Wir waren gerade beim aufsteigenden, kalten Nordatlantikwasser im Indischen- und Pazifischen Ozean, welches nur bis zu einer Tiefe von 100m schwebend gen Süden weiterdriftet. Im Pazifik hingegen - aufpassen! ;) - steigt das Tiefenwasser bin an die Oberfläche - höhrhört! Und es wird wieder neu gemischt > Im Pazifik wird durch den Wind das Oberflächenwasser gen Süden gedrückt, passiert Indonesien um in den Indischen Ozean zu fließen. Und hier kommt es zur Teilung des Pazifischen Oberflächenstromes, welcher vom arktischen Polarstrom in den Atlantik zurückgeschwemmt wird.

Und nun kommt die Hochzeit Kinners: im südlichen Atlantik vereinigen sich die Ströme aus dem Indischen Ozean und dem Pazifik zu einem Oberflächenstrom und fließen wieder in den Nordatlantik > der Kreislauf ist geschlossen und beginnt wieder von neuem - bis das der Tod euch scheidet ;)

  

Ursachen dieses marinen Förderbandes

Die Ursachen dieses marinen Förderbandes liegen im Wind und dem unterschiedlichen Salzgehalt des Meereswassers. Sprich: Hoch- und Tiefdruckgebiete und die Sonneneinstrahlung sind die treibenden Faktoren der Meeresströme. So einfach ist dat.

Kommen wir mal zum Salzgehalt des Meereswassers. Der Atlantik hat einen höheren Salzgehalt als die anderen Weltmeere (Pazifik, Indischer Ozean). Hoher Salzgehalt = hohe Dichte = schwerer. Und genau aus diesem Grund fällt das kalte Atlantikwasser, was ja schwerer ist als das Salzwasser der anderen Weltmeere, in die Tiefe und... aber das hatten wir ja oben schon.

Warum aber ist der Atlantik salzhaltiger als die restlichen Weltmeere? Ganz einfach > es liegt am Wasserhaushalt der über dem Atlantik liegenden Atmosphäre, denn dieser verliert in den tropischen und subtropischen Breitengraden durch die Verdunstung vergleichsweise mehr Wasser, als die restlichen Ozeane, da dem Atlantik - durch geringeren Niederschlag - weniger Wasser zurückgeführt wird. Weniger Niederschlag heißt weniger Aussüssung des Meereswassers.

Auf einer Internetseite haben wir folgendes Beispiel gefunden, welchen diesen höheren Verdunstungsgrad des Atlantiks sehr gut beschreibt:

An der Mittelamerikanischen Landbrücke (Honduras, Panama, Guatemala...) verliert der Atlantik durch den warmen Ostpassat über dieses schmale Festland eine Menge Wasser, welches über die oberen Luftschichten in den Pazifik treibt. Dieser kann aber wiederum den dann kondensierenden Wasserdampf in Form von Regen nicht mehr an den Atlantik zurückgeben, da die Regenwolken in den Rocky Mountains und den Anden abregnen.

Der Atlantik bekommt also seinen „verlorenen" Wassernachschub nur durch das maritime Förderbandes. Ohne diesen Wasseraustausch würde der Atlantik jährlich um ca. 20cm sinken und sugsessive von Jahr zu Jahr salzhaltiger werden. Wer Schätzings „Der Schwarm" gelesen hat weiss was passieren kann, wenn die Ströme versiegen und hoffen wir mal, daß es dazu nie kommen wird.

Aber die Weltströme haben noch eine sehr bedeutende Aufgabe: Sie beeinflussen das weltweite Klima massgeblich.

Der Strom aller Ströme - Der Golfstrom

Angetrieben durch die Winde des Nordostpassates und durch die Westwindzonen der gemäßigten Breiten hat dieser Strom seinen Ursprung im Golf von Mexiko.

Das aus dem Süden kommende, warme Oberflächenwasser wird durch den Südostpassat in nördliche Richtung gedrückt, wodurch es in diesem Golf von Mexiko zu einem extremen Warmwasserstau kommt. Der Nordostpassat wiederum treibt den Süd- und Nordäquatorialstrom in diesen Golf und das sich dort stauende Wasser kann nur in eine Richtung > gen Norden.

Bei dieser Norddrift des Golfstromes prallt dieser auf den sogenannten Antillenstrom. Diese „Liason" ist im allgemeinen als Atlantischer Strom bekannt, welcher mit einer ungefähren Breite von 55km (ca. 350m tief) die Ostküste Nordamerikas passiert. Dort splittet er sich wiederum und schiebt einen Ausläufer, den sogenannten Nordatlantikstrom, entlang „unserer" norwegischen Küste bis hoch zur Barentsee.

Dieser Ausläufer des ursprünglichen Golfstromes, welcher im Golf von Mexiko sehr warm ist, hat immer noch genügend warme Luftmassen im Schlepptau welche zur Ursache haben, daß es an der gesamten Westküste Norwegens weitaus wärmer ist, als in vergleichbaren Regionen auf der Pazifikseite. Europa und Norwegen profitiert also von diesen warmen Luftmassen und beschehrt uns ein wesentlich milderes Klima, als z.b. auf der gleichen, geographischen Breitengrad liegenden Nordküste Canadas, wo´s nicht selten 20° Grad kälter ist, als an der Westküste Norwegens.

Im subtropischen Hochdruckgebiet des Golfstromes verdunsten Unmengen an Meereswasser was automatisch mit ner Erhöhung der Dichte bzw. des Salzgehaltes einhergeht. Dieses salzreiche Wasser des Oberflächenstromes (Nordatlantischer Strom) wird durch die extrem kalten arktischen Winde abgekühlt, was eine noch höhere Dichte des Wassers zur Folge hat. Konsequenz: es fällt im hohen Norden auf bis zu 4.000m ab und fließt wieder gen Süden, womit wir wieder beim marinen Förderband wären.

Die Geschwindigkeit, mit welcher sich die Wassermassen des Golfstromes bewegen, beläuft sich auf runde 5 Knoten.

Sein hoher Salzgehalt und die tiefblaue Farbe heben den Golfstrom scharf von den kalten grünen Strömungen (z.B. Labradorstrom) ab. Damit ist er wie alle Oberflächenströmungen von Satellitenbildern aus zu erkennen.
 
Jirko Kruszona 
 
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